管輸成品油質(zhì)量不合格的原因分析及控制措施

柳紅旗

〔中國石化銷售華中分公司安徽輸油處六安輸油站 安徽六安 237143〕

成品油作為易燃易爆的高危險性流體，與鐵路、公路和水路等運輸方式相比，管道運輸成品油有輸量大、投資少、損耗少、污染小、安全性高、成本和能耗低等諸多優(yōu)勢。但是因為采用一條管道順序輸送多種油品，不可避免地要產(chǎn)生混油，而且利用設備多，流程復雜，操作步驟多，影響因素多，導致油品質(zhì)量控制難度相對較大。近年來，隨著成品油管道里程和管輸量的增加，成品油質(zhì)量事件也時有發(fā)生。

本文選取了近年來發(fā)生的3起管輸下載油品質(zhì)量不合格的案例，分析原因，提出管輸油品質(zhì)量控制措施，可為管輸成品油質(zhì)量管理工作提供借鑒。

1 管輸油品質(zhì)量不合格的案例分析

1.1 某下載庫汽油罐底部油品終餾點不合格

某下載庫下載結(jié)束后，取樣化驗92號汽油G1罐混合樣的終餾點為206℃，超標。分層取樣化驗結(jié)果(表1)顯示罐底1m樣終餾點207.5℃,中間3m樣終餾點206℃，頂部6m樣終餾點204.5℃，進油前該罐油樣化驗終餾點203℃。

表1 G1汽油罐分層取樣結(jié)果表

G1罐是上批次下載結(jié)束最后的進油罐，92號汽油頂0號車用柴油，富汽切割完后下載200t92號汽油后停輸。進油記錄顯示該罐在最近3個批次進油中有2次接收油頭或者油尾，與其他指標正常的92號汽油罐對比，該罐油品分層較嚴重，底部油品標密(標準密度，全文相同)比頂部標密大0.4kg/m3，除此之外未發(fā)現(xiàn)其他異常。分析油品不合格原因主要是該罐多次接收油頭、油尾，導致柴油含量較高，致使該罐油品底部指標不合格。

1.2 某下載庫柴油罐頂部油品閃點不合格

某下載庫在日常化驗取樣時發(fā)現(xiàn)G2車柴罐混合樣閃點60℃，指標卡邊，分層取樣發(fā)現(xiàn)頂部油樣閃點僅58℃,該罐液位6.201m，分層指標見表2。

表2 G2車柴罐分層取樣結(jié)果

與其他幾個指標合格的柴油罐對比，存在以下差異：

(1)該罐不動罐的時間較長，有半個月未發(fā)油；

(2)該罐有近1個月液位在5m以上；

(3)該罐上次下載回摻結(jié)束取混合樣的閃點為63℃。

分析油品不合格的原因主要是該罐多次回摻，且長期保持高液位，周轉(zhuǎn)效率低，輕質(zhì)組分在油層頂部富集，導致頂部油品化驗指標超標。

1.3 某油庫產(chǎn)生異?；煊?/h3>

某油庫在進行92號汽油頂0號車柴操作時，需要關閉車柴下載閥，但車柴下載閥由于設備故障未消除，SCADA系統(tǒng)上顯示閥門全關，實際處于未全關狀態(tài)，導致大量92號汽油串入柴油罐，產(chǎn)生異?；煊?，造成油品質(zhì)量事件。

該事件發(fā)生的主要原因是站控操作人員責任心不強，現(xiàn)場巡檢、監(jiān)控不到位。外操未按要求到現(xiàn)場對閥門狀態(tài)進行監(jiān)護和復核，未能及時發(fā)現(xiàn)該閥門的實際開關狀態(tài)與儀表指示不一致的異常情況；內(nèi)操對SCADA畫面運行情況及油罐液位監(jiān)控不到位，沒有及時發(fā)現(xiàn)輸油參數(shù)異常及運行儲罐液位的異常變化。內(nèi)操在前期未對故障閥門進行調(diào)試的情況下，僅通過遠程測試就向調(diào)控中心報告閥門已恢復正常，也未向油庫相關管理人員匯報，擅自終止了該閥門的故障信息傳遞，導致該閥門在實際故障的狀態(tài)下被當作正常閥門使用。

2 油品質(zhì)量控制措施

上述案例只是影響管輸油品質(zhì)量的部分因素，歸納起來，要保證油品質(zhì)量，主要方法有兩種，一是減少管輸系統(tǒng)混油的產(chǎn)生，二是避免罐內(nèi)油品分層。對一般長輸管道來說，除了比較常見的煉廠出廠指標、順序輸送批次計劃以外[1]，其他的質(zhì)量控制措施主要有以下幾個方面：

2.1 避免長時間不動罐或者長時間高液位發(fā)油

由于汽柴油組分的差異，密度差異較大，頂部輕質(zhì)組分集中，底部重質(zhì)組分集中。表3為某柴油罐7天不動罐頂部油品指標的變化情況，從數(shù)據(jù)看，標密下降0.2kg/m3，閃點下降2℃。

表3 某柴油罐頂部指標變化情況表

為避免油品分層造成質(zhì)量不合格，對汽油罐，下載結(jié)束后應盡快安排發(fā)油，避免形成長期不動罐。對柴油罐，要避免長時間保持高液位，導致頂部油品指標不合格。

2.2 優(yōu)化油品下載工藝操作規(guī)程

管輸工藝操作時，內(nèi)操與外操要相互配合。外操復核閥門開關狀態(tài)應以機械的狀態(tài)位為準，避免儀表故障導致的兩者狀態(tài)不一致的問題。內(nèi)操監(jiān)控好流量、壓力及油罐液位等關鍵參數(shù)。在油庫下載時，提醒油庫關閉非下載罐進罐閥門，防止串油，特別是不同品種的油罐進罐閥門，比如在下載0號車柴時要關閉92號汽油和95號汽油的進罐閥門，同時內(nèi)操要不定時關注油庫油罐液位的變化，包括非下載罐，油罐液位異常變化要在第一時間報告。

2.3 制定設備故障閉環(huán)管理流程

站場員工發(fā)現(xiàn)設備故障后應該在交接班記錄中記錄清楚，什么時間發(fā)現(xiàn)的故障，是否消除，是否經(jīng)過調(diào)試，包括遠程調(diào)試和就地調(diào)試，一定要形成閉環(huán)管理，杜絕人為原因造成混油事件。

2.4 優(yōu)化混油切割后行油品的下載量

輸油管道工程設計規(guī)范中規(guī)定，成品油管道順序輸送后行油品的濃度范圍為1%～99%的混油段長度按式(1)和式(2)，即奧斯汀和柏爾弗萊(Austin、Palfrey)公式計算[2-4]：

當Re>Relj時：C=11.75d0.5L0.5Re-0.1

(1)

當Re

(2)

lglg(v×106+0.89)=0.5lglg(vA×106+0.89)+0.5lglg(vB×106+0.89)

式中：C——混油長度，m；

d——管道內(nèi)徑，m；

Re——雷諾數(shù)；

Relj——臨界雷諾數(shù)；

L——計算管段長度，m；

qv——輸油平均溫度下的體積流量，m3/s；

v——各50%的混油在輸送溫度下的運動黏度，m2/s；

vA——前行油品在輸送溫度下的運動黏度，m2/s；

vB——后行油品在輸送溫度下的運動黏度，m2/s。

以華中地區(qū)常見的外徑273.1mm和323.9mm管道為例，汽油運動黏度按0.665 ×10-6m2/s，柴油運動黏度按7.75×10-6m2/s計算，Re>Relj，根據(jù)式(1)得出兩種不同管徑的混油段長度(表4)。

表4 不同管徑混油長度計算表

表4計算結(jié)果顯示，在兩次輸入的純柴油和純汽油物性不變的情況下，汽油頂柴油和柴油頂汽油的混油段長度幾乎完全一致。

但根據(jù)表5某支線管道最近幾個批次的混油切割統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，汽油頂柴油時，汽油達到純油標密的時間平均2.18h，明顯比柴油頂汽油時柴油達到純油標密的平均時間1.16h更長，達到標密時的下載量也更大，汽油為468m3，柴油為230m3。因此，為保障油品質(zhì)量，建議后行油品為汽油時，以直徑273mm管道為例，應保證下載量在500m3以上。某支線管道混油切割數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表5所示。

表5 某支線管道混油切割數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

2.5 減少站內(nèi)管道系統(tǒng)混油

站內(nèi)管道系統(tǒng)的混油主要集中在收發(fā)球系統(tǒng)、進站過濾備用管線系統(tǒng)、下載計量備用管線系統(tǒng)及污油回注系統(tǒng)。工藝備用管線上油品與下載油品不一致時，可以通過排污閥先排至污油罐，待油品切換后再通過污油罐回注。但回注時要充分考慮污油罐內(nèi)油品成分，做好過濾器等設備的排污記錄與分析，罐內(nèi)油品到底是汽油成分多還是柴油成分多，必要時可以進行化驗計量，為污油回注提供參考，盡可能減少混油。

2.6 根據(jù)汽柴油下載量的變化優(yōu)化混油切割比

隨著經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整，汽柴油的銷量也在不斷變化。最近幾年，汽油與柴油的銷量比逐步上升，華中地區(qū)部分管道鋪底油也由0號車柴調(diào)整為92號汽油。按照目前的管道操作規(guī)程，柴油頂汽油時，混油切割比按照3%、40%、97%的體積分數(shù)“三刀切”，富柴的下載體積達到富汽的1.5倍。而現(xiàn)在管道沿線各地市汽油下載量明顯比柴油高，汽油罐周轉(zhuǎn)效率相對更高，用于回摻的92號汽油與車柴的下載量相比也在不斷上升。汽油罐中重質(zhì)組分在底部富集，發(fā)油時能及時發(fā)出，也降低了由于油品分層帶來的質(zhì)量不合格風險，更有利于混油回摻。因此應根據(jù)實際的下載量和汽柴油的銷量比例，優(yōu)化中間段混油切割比。對于油品下載量大的品種可以多切混油，通過調(diào)整富汽和富柴的切割量提高混油回摻率。

2.7 優(yōu)化設備選型，提高混油回摻率

目前管道混油回摻按照以下公式(3)～(8)計算[5-6]：

(3)

(4)

(5)

(6)

富柴回摻流量：Q富柴=Q柴×Kg÷X汽

(7)

富汽回摻流量：Q富汽=Q汽×Kd÷X柴

(8)

Kd為汽油中允許摻入柴油的體積分數(shù)；[tλ]為規(guī)定的汽油終餾點，℃；tλ為汽油的實際終餾點，℃。

Kg為柴油中允許摻入汽油的體積分數(shù)；Ts為柴油的實際閃點，℃；Ts0為規(guī)定的柴油最低允許閃點，℃。

混油密度=汽油密度×汽油體積分數(shù)+柴油密度×柴油體積分數(shù)。

根據(jù)式(3)～式(8)，以煉廠出廠汽油終餾點199℃、柴油閃點67℃為例，回摻后汽油終餾點不高于203℃，柴油閃點不低于63℃，汽油中允許摻入柴油的體積分數(shù)為0.24%，柴油中允許摻入汽油的體積分數(shù)為0.16%。汽油標密745.1kg/m3，柴油標密834.6kg/m3，富汽罐混油標密766.1kg/m3，富柴罐混油標密813.6 kg/m3，計算出富汽最大回摻比為1.0%，富柴最大回摻比為0.67%。管道設計流量為200m3/h時最大的混油回摻流量僅2.0m3/h。華中地區(qū)下載站混油回摻流量一般在2.0m3/h以下，而站場的回摻泵及回摻流量計型號與實際需求不匹配，泵及流量計額度流量均在10m3/h以上，在混油回摻時只能通過控制回摻泵出口閥及回流閥開度來達到回摻要求?；負奖贸隹陂y開度通常在28%以下，大馬拉小車帶來的影響是能耗損失大、管線發(fā)熱嚴重，流量計選型不合理也會加大計量誤差?，F(xiàn)有情況下站場在混油回摻時往往在流量調(diào)節(jié)上花費大量的時間，回摻比過高將影響油品質(zhì)量，回摻比過低則不能充分發(fā)揮油品質(zhì)量潛力，增加管輸成本。因此建議根據(jù)回摻流量來優(yōu)化回摻設備選型，以達到降低能耗、提高混油回摻率。

3 結(jié)語

對管輸下載庫而言，油品周轉(zhuǎn)速度慢、人為操作失誤、設備故障、后行油品下載量過小、回摻比不合理等也是造成油品不合格的重要因素。通過避免油罐長期不動罐或者長時間保持高液位、嚴格管道操作規(guī)程及設備故障閉環(huán)管理、優(yōu)化混油切割后行油品下載量等措施可以控制管輸油品質(zhì)量。對輸油站內(nèi)工藝管線和污油罐油品成分也要給以關注，盡可能減少混油的產(chǎn)生。同時根據(jù)成品油下載量的變化調(diào)整混油切割比以及優(yōu)化站場回摻設備選型等措施可以提高混油回摻率，達到降本增效的目的。